金屬材料成形基礎(chǔ)作業(yè)2(1)

1、一、填空題一、填空題1液態(tài)金屬的充型能力主要取決于合金的流動(dòng)性。流動(dòng)性不好的合金鑄件易產(chǎn)生澆不足澆不足和冷隔冷隔、氣孔、夾渣等鑄造缺陷。2影響液態(tài)合金流動(dòng)性的主要因素有合金的化學(xué)成分合金的化學(xué)成分、合金的物理性質(zhì)合金的物理性質(zhì)、合金的溫度合金的溫度、不溶雜質(zhì)和氣體等。合金的凝固溫度范圍越寬，其流動(dòng)性越 差差 。3任何一種液態(tài)金屬注入鑄型以后，從澆注溫度冷卻至室溫都要經(jīng)歷三個(gè)相互聯(lián)系的收縮階段，即 液態(tài)收縮液態(tài)收縮 、凝固收縮凝固收縮 和 固態(tài)收縮固態(tài)收縮 。導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的根本原因是液態(tài)收縮和凝固收縮液態(tài)收縮和凝固收縮 ；導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的原因是固態(tài)收縮固態(tài)收縮 。金屬材料

2、成形基礎(chǔ)作業(yè)（金屬材料成形基礎(chǔ)作業(yè)（2 2）4鑄件在凝固過程中所造成的體積縮減如得不到液態(tài)金屬的補(bǔ)充，將產(chǎn)生縮孔或縮松。凝固溫度范圍窄的合金，傾向于“逐層凝固”，因此易產(chǎn)生縮孔縮孔；而凝固溫度范圍寬的合金，傾向于“糊狀凝固”，因此易產(chǎn)生縮松縮松。5準(zhǔn)確地估計(jì)鑄件上縮孔可能產(chǎn)生的位置是合理安排冒口和冷鐵的主要依據(jù)。生產(chǎn)中確定縮孔位置的常用方法有畫畫等溫線法、內(nèi)切圓法等溫線法、內(nèi)切圓法和計(jì)算機(jī)模擬凝固法計(jì)算機(jī)模擬凝固法等。6順序凝固原則主要適用于 逐層凝固逐層凝固的合金，其目的是消消除縮孔除縮孔；同時(shí)凝固原則主要適用于 糊狀凝固糊狀凝固的合金，其目的是減小應(yīng)力減小應(yīng)力。7鑄件在冷卻收縮過程中，因壁

3、厚不均等因素造成鑄件各部分收縮的不一致引起內(nèi)應(yīng)力，這種應(yīng)力稱之為熱應(yīng)力熱應(yīng)力；鑄件收縮受到鑄型、型芯及澆注系統(tǒng)的機(jī)械阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力。8砂型鑄造制造鑄型的過程，可分為手工造型和機(jī)器造型。各種機(jī)器造型機(jī)械按緊實(shí)型砂的特點(diǎn)不同分為震壓造型震壓造型、微震壓實(shí)微震壓實(shí)、高壓造型高壓造型、拋砂造型拋砂造型等。9特種鑄造主要包括熔模鑄造熔模鑄造、金屬型鑄造金屬型鑄造、壓力鑄造壓力鑄造和離心鑄造離心鑄造 等。10在大批量生產(chǎn)條件下，下列鑄件宜選用的鑄造方法是：機(jī)床床身 砂型鑄造砂型鑄造，鋁活塞 壓力鑄造壓力鑄造，鑄鐵污水管 離心鑄造離心鑄造，汽輪機(jī)葉片熔模鑄造熔模鑄造（1 1）液態(tài)合金的

4、充型能力是）液態(tài)合金的充型能力是液體金屬充滿鑄型型腔，獲液體金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成形件（鑄件）的能力得尺寸精確、輪廓清晰的成形件（鑄件）的能力。（2 2）影響液態(tài)合金充型能力的因素有）影響液態(tài)合金充型能力的因素有合金的流動(dòng)性、合金的流動(dòng)性、澆注澆注條件、鑄型充填條件條件、鑄型充填條件。（1 1）合金在鑄造生產(chǎn)條件下，獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的難易程度。）合金在鑄造生產(chǎn)條件下，獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的難易程度。（2 2）流動(dòng)性和收縮。合金的流動(dòng)性越好、收縮越小，鑄造）流動(dòng)性和收縮。合金的流動(dòng)性越好、收縮越小，鑄造性能越好。性能越好。2 2什么是合金的鑄造性能？衡量合金鑄造性能的主要指什么是合金的

5、鑄造性能？衡量合金鑄造性能的主要指標(biāo)是什么標(biāo)是什么 ？其是如何影響的？其是如何影響的？ 二、簡答題與應(yīng)用題：二、簡答題與應(yīng)用題：1 1什么是液態(tài)合金的充型能力？影響液態(tài)合金充型能力的什么是液態(tài)合金的充型能力？影響液態(tài)合金充型能力的因素有哪些？因素有哪些？3 3現(xiàn)采用鑄造方法澆注三根直徑分別為現(xiàn)采用鑄造方法澆注三根直徑分別為 10mm10mm、 30mm30mm、 60mm60mm的灰口鑄鐵試棒，測得它們的抗拉強(qiáng)度均為的灰口鑄鐵試棒，測得它們的抗拉強(qiáng)度均為200MPa200MPa，問這三根試棒的成分是否相同？牌號(hào)是否相同？若不相同，應(yīng)問這三根試棒的成分是否相同？牌號(hào)是否相同？若不相同，應(yīng)有何區(qū)別

6、？有何區(qū)別？1 1）牌號(hào)相同，成分不同。）牌號(hào)相同，成分不同。2 2）因?yàn)殍T鐵的牌號(hào)是用強(qiáng)度來表示的，其強(qiáng)度相同，則牌）因?yàn)殍T鐵的牌號(hào)是用強(qiáng)度來表示的，其強(qiáng)度相同，則牌號(hào)相同。而影響鑄鐵組織和性能的因素是化學(xué)成分和冷卻號(hào)相同。而影響鑄鐵組織和性能的因素是化學(xué)成分和冷卻速度兩個(gè)因素。試棒的直徑不同速度兩個(gè)因素。試棒的直徑不同冷卻速度不同，要獲冷卻速度不同，要獲得同一強(qiáng)度，必須調(diào)整其化學(xué)成分，即得同一強(qiáng)度，必須調(diào)整其化學(xué)成分，即 10mm10mm的試棒其碳的試棒其碳硅含量較高硅含量較高, ,而而 30mm30mm、 60mm60mm的試棒其碳硅含量依次降的試棒其碳硅含量依次降低低 。4 4有一測試

7、鑄造應(yīng)力用的應(yīng)力框鑄件，如圖有一測試鑄造應(yīng)力用的應(yīng)力框鑄件，如圖2-12-1所示，凝所示，凝固冷卻后，用鋼鋸沿固冷卻后，用鋼鋸沿A-AA-A線鋸斷線鋸斷3030的粗桿的粗桿 ，此時(shí)斷口間，此時(shí)斷口間隙的大小會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？隙的大小會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？1 1）變大。）變大。2 2）因?yàn)槟汤鋮s后，）因?yàn)槟汤鋮s后，3030的粗的粗桿處于拉應(yīng)力狀態(tài)，桿處于拉應(yīng)力狀態(tài)，1010的細(xì)的細(xì)桿處于壓應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)沿桿處于壓應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)沿A-AA-A鋸鋸斷后，粗桿給予細(xì)桿的壓力被斷后，粗桿給予細(xì)桿的壓力被釋放，細(xì)桿的彈性壓縮變形恢釋放，細(xì)桿的彈性壓縮變形恢復(fù)伸長，所以斷口間隙會(huì)變大。復(fù)伸長，所以斷

8、口間隙會(huì)變大。圖2-1 鑄造應(yīng)力框鑄件 5. 5. 灰口鑄鐵的組織和性能決定于什么因素？為什么在灰口鑄鐵的組織和性能決定于什么因素？為什么在灰口鑄鐵中，碳硅含量越高，則其強(qiáng)度越低？灰口鑄鐵中，碳硅含量越高，則其強(qiáng)度越低？1 1）灰口鑄鐵的組織和性能決定于）灰口鑄鐵的組織和性能決定于化學(xué)成分和冷卻速度化學(xué)成分和冷卻速度。2 2）因?yàn)樘?、硅含量越高，鑄鐵中的石墨片就越粗大，）因?yàn)樘?、硅含量越高，鑄鐵中的石墨片就越粗大，石墨數(shù)量也越多，對(duì)基體的破壞就越嚴(yán)重。同時(shí)基體石墨數(shù)量也越多，對(duì)基體的破壞就越嚴(yán)重。同時(shí)基體中鐵素體的量增加，珠光體的量減少。所以鑄鐵的強(qiáng)中鐵素體的量增加，珠光體的量減少。所以鑄鐵的

9、強(qiáng)度越低。度越低。6 6有一包鐵水，其成分為有一包鐵水，其成分為w wC C3.2%3.2%，w wSiSi=1.8%=1.8%，澆成，澆成階梯型鑄件，如圖階梯型鑄件，如圖2-22-2所示。試問在五個(gè)厚度不同的截面上所示。試問在五個(gè)厚度不同的截面上的組織是否相同，各是何種組織？的組織是否相同，各是何種組織？ 1 1）不同不同。2 2）由于鑄件壁厚不同，其由于鑄件壁厚不同，其各部分冷卻速度不同。壁厚各部分冷卻速度不同。壁厚5 5、1010、2020、3030、40mm40mm處的組織分別為麻口組織處的組織分別為麻口組織（LdLd石墨石墨) )、P P石墨、石墨、P P石墨、石墨、F+PF+P石墨

10、、石墨、F+F+石石墨。墨。圖2-2 階梯鑄件 7.7.某廠鑄造一個(gè)某廠鑄造一個(gè)1500mm1500mm的鑄鐵頂蓋，有如圖的鑄鐵頂蓋，有如圖2-32-3所示兩所示兩種設(shè)計(jì)方案，試分析哪種方案易于生產(chǎn)？并簡述其理由。種設(shè)計(jì)方案，試分析哪種方案易于生產(chǎn)？并簡述其理由。 （1 1）方案）方案a a易于生產(chǎn)；易于生產(chǎn)；（2 2）由于鑄件的尺寸很大，壁厚較薄，屬于大平面結(jié)構(gòu)。鑄）由于鑄件的尺寸很大，壁厚較薄，屬于大平面結(jié)構(gòu)。鑄件上的大平面極易產(chǎn)生澆不足、夾砂、夾渣、氣孔等缺陷，件上的大平面極易產(chǎn)生澆不足、夾砂、夾渣、氣孔等缺陷，圖（圖（a a）的方案，一方面避免了上述不利因素，還因?yàn)榫哂辛耍┑姆桨?，一?/p>

11、面避免了上述不利因素，還因?yàn)榫哂辛艘欢ǖ慕Y(jié)構(gòu)斜度，有利于造型。一定的結(jié)構(gòu)斜度，有利于造型。 圖2-3 鑄鐵頂蓋的兩種設(shè)計(jì)方案 8.8.分析圖分析圖2-42-4所示零件分型方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并選擇其中與零所示零件分型方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并選擇其中與零件生產(chǎn)類型相適應(yīng)的分型方案。件生產(chǎn)類型相適應(yīng)的分型方案。 大批量生產(chǎn)大批量生產(chǎn)單件生產(chǎn)單件生產(chǎn)1 12 2方案1方案1方案2方案2圖圖(b)(b)方案方案1:1:優(yōu)點(diǎn)是起模高度小優(yōu)點(diǎn)是起模高度小, ,砂箱高度減小砂箱高度減小; ;缺點(diǎn)是分開模缺點(diǎn)是分開模造型對(duì)合箱精度要求較高造型對(duì)合箱精度要求較高, ,不易保證整個(gè)螺紋內(nèi)孔表面的質(zhì)量不易保證整個(gè)螺紋內(nèi)孔表面的質(zhì)

12、量, ,且需要砂芯且需要砂芯. .方案方案2:2:優(yōu)點(diǎn)是整體模造型，鑄件的尺寸精度易于保證；鑄件優(yōu)點(diǎn)是整體模造型，鑄件的尺寸精度易于保證；鑄件螺紋內(nèi)孔表面質(zhì)量均勻；可以直接鑄出鑄件的內(nèi)腔，省去了螺紋內(nèi)孔表面質(zhì)量均勻；可以直接鑄出鑄件的內(nèi)腔，省去了型芯。缺點(diǎn)是下砂箱高度大型芯。缺點(diǎn)是下砂箱高度大, ,起模高度較大起模高度較大. .單件生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇方案單件生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇方案2 2。答：圖答：圖(a(a）方案）方案1 1：優(yōu)點(diǎn)是起模高度?。簝?yōu)點(diǎn)是起模高度小, ,砂箱高度減小砂箱高度減小; ;缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是分開模造型對(duì)合箱精度要求較高分開模造型對(duì)合箱精度要求較高. .方案方案2: 2: 優(yōu)點(diǎn)是整體模造

13、型不會(huì)因錯(cuò)箱造成鑄件廢品優(yōu)點(diǎn)是整體模造型不會(huì)因錯(cuò)箱造成鑄件廢品, ,鑄件精度鑄件精度易于保證易于保證; ;缺點(diǎn)是下砂箱高度大缺點(diǎn)是下砂箱高度大, ,起模高度較大起模高度較大, ,不易起模不易起模, ,機(jī)器機(jī)器造型采用型板時(shí)內(nèi)腔造型采用型板時(shí)內(nèi)腔1 1不易形成不易形成. .在大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇方案在大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇方案1 1。9. 9. 圖圖2-52-5所示為鑄鐵底座，在保證所示為鑄鐵底座，在保證 5050的孔和的孔和HH不變的前提下，請(qǐng)回答：不變的前提下，請(qǐng)回答：（1 1）修改結(jié)構(gòu)不合理之處；（）修改結(jié)構(gòu)不合理之處；（2 2）在圖上標(biāo)出最佳分型面和澆注位置。）在圖上標(biāo)出最佳分型面和澆注位

14、置。 上上下下1010確定如圖確定如圖2-6 2-6 所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：（1 1）在單件、小批生產(chǎn)條件下，分析最佳工藝方案；）在單件、小批生產(chǎn)條件下，分析最佳工藝方案；（2 2）按所選最佳工藝方案繪制鑄造工藝圖（包括澆注位置、分型）按所選最佳工藝方案繪制鑄造工藝圖（包括澆注位置、分型面、機(jī)械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、型芯及芯頭等）面、機(jī)械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、型芯及芯頭等）其余其余上上下下1111確定如圖確定如圖2-7 2-7 所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：（1 1）畫出幾種可能的分型方案）畫出幾種可能的分型方案 ；（2 2）在單件、小批生產(chǎn)條件下，分析并確定最佳工藝方案；）在單件、小批生